研究表明温度对线粒体DNA进化的影响

冲绳研究所的一项新研究表明科学技术研究生院(OIST),提供了证据对选择mtDNA由于温度的变化。在多细胞生物,包括人类,大多数DNA是盘绕在细胞核内。然而,一小部分是藏在线粒体细胞器,产生能量,调节许多细胞内的代谢过程。

与核DNA是遗传自父母,线粒体DNA(mtDNA)通常是由一代传给下一个只能通过母亲。研究人员一直认为小mtDNA的核苷酸序列的差异既不影响细胞的正常生理功能也经历自然选择。由于这些原因,它被认为是一个典型的工具在许多科学领域,从基因到气候变化,研究生物的进化历史和个人或团体之间的关系。

然而,有越来越多的证据表明,一些mtDNA变体在别人在某些情况下可以选择。冲绳研究所的一项新研究表明科学技术研究生院(OIST)合作在澳大利亚莫纳什大学和伦敦大学学院在英国,发现mtDNA可以比目前更受到选择相信。Zdenek Lajbner博士和他的同事们从OIST物理学和生物学的单位,由教授乔纳森•米勒对果蝇(黑腹果蝇)进行了大量实验证明环境的差异温度的选择可以影响mtDNA变体。“我们的设计是第一的推断时选择热的作用在塑造mtDNA频率在自然界中,“Lajbner博士说,该研究的第一作者,发表在科学报告。

Lajbner博士和他的同事研究了两个由天然mtDNA变异果蝇居住在澳大利亚的东海岸。其中的一个变体是更常见的在亚热带,北部的国家,气温暖和,运行,另一个是更常见的在温带,南部,这往往是冷。研究人员收集了两个网站的苍蝇,然后通婚他们一系列的人口与同样混合基因。然后将每个混合人口分成4个亚种群。的四个亚种群维持在不同的温度。两个亚种群的温度一直在常数分别为19ºC 25ºC。另外两个亚种群波动模拟的温度的热条件两个网站收集的苍蝇。三个月后,研究者测序的mtDNA果蝇从所有这些亚种。

小组还研究了如何沃巴赫菌等细菌的存在,常见的感染果蝇,影响mtDNA选择。区分它们的影响,团队治疗一些苍蝇数量的抗生素杀死任何他们可能窝藏的沃尔巴克氏体属感染。

研究者发现在果蝇饲养在温暖的实验室条件下,两个mtDNA变异越来越常见的一种。同一mtDNA变种被发现广泛流行于果蝇从温暖的澳大利亚北部地区。类似的模式与其他mtDNA变异果蝇观察冷实验室条件下饲养。然而,研究人员只沃尔巴克氏体属感染人群中观察到了这一现象已经消失。此外,他们观察到的变化模式男性并不总是匹配的女性。

结果表明,温度mtDNA形状如何变化的。他们还表明,额外的因素,如性和微生物感染,还可能影响线粒体基因组进化在野外。“还需要进一步的研究来确定的部分线粒体基因组与环境温度敏感和理解其背后的机制,“Lajbner博士说。他还指出,研究人员使用mtDNA作为遗传工具应该记住,它的发展对热环境的反应。

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